Старлинк в россии как подключиться

SpaceX начала приём заявок на подключение к спутниковому интернету Starlink

После успешного запуска очередной партии ретрансляторов Starlink компания SpaceX объявила о старте приёма заявок на подключение к фирменному спутниковому интернету, который в перспективе будет доступен в любой точке земного шара. Бета-тестирование стартует уже этим летом, а в перспективе он будет запущен по всему миру.

На сайте проекта появилась форма записи на участие в ЗБТ спутникового интернета Starlink. Для этого необходимо указать адрес e-mail, почтовый индекс и страну проживания — по мере дальнейшего развёртывания группировки спутников SpaceX обещает уведомлять пользователей различных регионов о технической возможности подключения.

«С производительностью, которая намного превосходит производительность традиционного спутникового интернета, и глобальной сети, не ограниченной лимитами наземной инфраструктуры, Starlink обеспечит высокоскоростной широкополосный интернет в местах, где доступ был ненадёжным, дорогостоящим или его не было вообще», — сообщается на сайте.

Сейчас на орбите находятся уже 540 сателлитов, а тестовая эксплуатация начнётся, когда их число возрастёт до 780. Ожидается, что первыми регионами присутствия сети станут США и Канада, а позднее начнётся её глобальное развёртывание по всему миру.

По данным сетевых информаторов, стоимость оборудования, обеспечивающего доступ к спутниковому интернету Starlink, может оказаться гораздо выше той, о которой ранее сообщал глава компании Илон Маск.

Источник

Всё о проекте «Спутниковый интернет Starlink». Часть 1

В качестве предисловия:

Моя профессиональная жизнь в спутниковой связи началась 1 мая 1993 года, и по сей день является и интересной и успешной. Поэтому, услышав четыре года назад о проекте Starlink компании SpaceX американского миллиардера и энтузиаста космоса Илона Маска, я не мог им не заинтересоваться. В первую очередь из-за того, что он кардинально выпадает за рамки той спутниковой связи, к которой мы в отрасли привыкли за последние 20-30 лет.

Уже на моих глазах проект претерпел значительные изменения и начал воплощаться в реальные спутники, гейтвеи и терминалы, быстро меняясь в ходе его развития. Чтобы не заблудиться в этих изменениях и новостях, ориентироваться в огромном количестве фактов, связанных с проектом, я начал писать для себя заметки о проекте Starlink, выкладывая их в своем блоге в livejournal. Недавно я собрал их в один текст и неожиданно для себя понял, что они превратились, по сути, в мини-энциклопедию Starlink.

Учитывая, что персона Илона Маска и все его проекты привлекают внимание самых широких слоев населения, а представления о Starlink, сложившиеся о нем в интернете (и не только российском), иногда крайне далеки от реальности, то буду рад, если собранный мной материал, вместе с моим анализом на базе профессионального опыта, поможет читателю лучше понять всю грандиозность и сложность этого проекта.

И еще, если бы мне 5 лет назад представилось возможность, что то сказать Илону Маску, то я бы сказал ему: «satellite communications it is not as simple as rocket science!».

Надеюсь Вам будет интересно это прочесть,
Сергей Пехтерев, к.т.н

1. Рождение проекта Starlink

Если искать, откуда вырос этот проект, то, скорее всего, за точку отсчета надо взять 2007 год, когда Грег Уайлер основал компанию O3b Networks, акционерами которой стали спутниковый оператор SES (ему принадлежало 49,5% акций), Google, банк HSBC, фонд Liberty Global.

Такой сервис был воспринят правительствами и телекомами стран Африки, островных государств в Тихом океане, а также Пентагоном для его зарубежных баз. То есть бизнес удался, ресурс сети был распродан. Но из-за огромной стоимости антенн этой услугой не могли воспользоваться жители деревень в глубине Африки, да и просто частные лица. Нужен был проект «персонального спутникового интернета» на базе спутников на низкой орбите.
И такой проект появился внутри компании Google, куда в 2013 году устроился на работу Марк Кребс.

30 сентября 2014 года Google подала заявку на патент на спутниковую группировку для широкополосного доступа в интернет с сетью наземных шлюзовых станций и межспутниковыми линиями связи, в которой Марк Кребс значился как изобретатель.
Патент был выдан уже в 2017 году, вот как должна была выглядеть группировка спутников:

Таким образом, можно точно утверждать, что в 2013-2014 гг. внутри Google велась работа над спутниковым проектом для широкополосного доступа в интернет, и его активными участниками были Марк Кребс и Грег Уайлер. Последний решил привлечь к данному проекту Илона Маска, который только-только закладывал основы своего будущего успеха, переходя на версию 1.1 ракеты Falcon 9 и стыкуя грузовой космический корабль Dragon к МКС. Маску отводилась роль «извозчика» по доставке спутников в космос и «слесаря» по их изготовлению.

Что и как произошло в 2014 году между руководством Google, Илоном Маском и Грегом Уайлером, я сказать не могу: надо ждать, пока все они не выпустят мемуары и читать, кто, что, кому сказал и кто кого куда послал, но результат известен. Грег Уайлер расстался с Google и основал собственный проект OneWeb (WorldVu), а Илон Маск заручился финансированием от Google и в 2014 году начал аналогичный проект.

Таким образом, можно сказать, что отчий дом для проекта Starlink — это Google, а на роль родителей претендуют Грег Уайлер и Марк Кребс (в 2016 году Марк перешел в SpaceX, в 2018 году Илон Маск его оттуда выгнал, и с 2018 года Кребс работает над проектом Amazon Kuiper у Джеффа Безоса). Но настоящую жизнь в Starlink вдохнул Илон Маск, загоревшийся этой идеей в 2014 году. Вот первое упоминание Маском будущего проекта Starlink:

В настоящее время руководителем (или как минимум публичным лицом проекта Starlink является Джонатан Хефелер (Jonathan Hofeller), Вице Президент по Starlink&Commercial Sales

2. Основные события проекта Starlink

3. Цели и стоимость проекта

В январе 2015 года при открытии офиса в Редмонде Илон Маск отметил:

По оценкам аналитиков Morgan Stanley, опубликованным в июле 2020 года, проект Starlink не выйдет на положительный денежный поток до 2033 года.

4. Состав группировки Starlink

Говоря о составе низкоорбитальной группировки Starlink компании SpaceX надо отметить, что она состоит как минимум из двух отдельных спутниковых сетей. Первая сеть изначально (согласно заявке SpaceX в FCC от 15 ноября 2016 г.) планировалась из 4425 спутников. Эта заявка одобрена FCC 29 марта 2018 г.

Выглядеть это должно было так:

Вторая сеть из 7518 спутников должна будет работать в V-диапазоне (заявка подана 1 марта 2017 г., одобрена 19 ноября 2018 г.).

Группировка VLEO системы Starlink:

Потом SpaceX вносила изменения в 2018 году, понизив орбиту до 550 км. В таблице ниже приведен состав группировки, согласно последней заявки SpaceX в FCC (Федеральную комиссию по связи США) 17 апреля 2020 г. (заявка на данный момент еще не одобрена FCC):

Также отметим, что в начале июня 2020 года SpaceX направила в FCC еще одну заявку, названную Generation 2, согласно которой планируется еще почти 30 тыс. спутников на следующих орбитах:

Однако, в данном обзоре мы сконцентрируемся на анализе первого этапа сети в Кu/Ка-диапазонах, которая реально разворачивается сейчас и имеет шанс начать предоставление доступа в интернет в ближайшее время (конец 2020 г.). На данный момент SpaceX видит ее в следующем виде: 72 орбитальные плоскости с наклонением 53 градуса по 22 спутника в каждой на высоте 550 километров (возможно, что и это не окончательный вариант). Выглядит это так:

5. Архитектура сети Starlink

На рисунке изображена архитектура сети Starlink и ее важнейшие компоненты, а именно:
Космический сегмент — это спутники на низкой орбите (на данный момент разворачиваются первые 1600 спутников на орбите высотой 550 км с наклонением 53 градуса);
Наземный сегмент:

Рис. Структура глобальной спутниковой сети Starlink

Что касается наземной сети, то, по сути, она построена на сети Google. На саму SpaceX зарегистрировано две автономных сети — AS14593 и AS27277 (последняя, возможно, используется для внутренней IT-сети SpaceX). Судя по имеющимся данным, трафик абонентов SpaceX будет маршрутизироваться по арендованным ВОЛС (преимущественно собственной сети Google, где это возможно) на ближайшие узлы/точки обмена трафиком в США: LAX (Лос Анджелос), SEA (Сиэтл), ORD (Орландо), LGA (Нью-Йорк), SJC (Сан-Хосе), DFW (Даллас), IAD (Вашингтон). В своем твите от 2.10.2020 Elon Musk сообщил, что компания будет стараться размещать гейтвеи прямо на зданиях, где находятся «сервера», подразумевая, видимо, именно центры обмена интернет трафиком.
По данным на 2.11.2020 у SpaceX есть IP-адреса Австралии, Новой Зеландии, Канады, Великобритании, Германии и Испании, зарегистрированные в АS (автономная система, по сути, идентификатор провайдера, под которым зарегистрированы IP-адреса). AS36492 используется Google под названием «GOOGLEWIFI» для запуска общедоступных точек доступа Wi-Fi, но также используется Starlink для своих IP-адресов).
Для Австралии и Новой Зеландии есть два диапазона:
IPv4
103.152.126.0/24 Starlink Sydney PoP 1 user addresses (New Zealand)
103.152.127.0/24 Starlink Sydney PoP 2 user addresses
IPv6
2406:2d40:1000::/36 Starlink Sydney PoP 2 user addresses
2406:2d40::/36 Starlink Sydney PoP 1 user addresses (New Zealand)
Канада:
143.131.2.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.3.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.4.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.5.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.6.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.7.0/24 SpaceX Canada Corp.
Для Европы:
162.43.192.0/24 SpaceX Services, Inc. (ES, Madrid)
162.43.193.0/24 SpaceX Services, Inc. (ES, Madrid)
176.116.124.0/24 SpaceX Services, Inc. (UK, London)
176.116.125.0/24 SpaceX Services, Inc. (UK, London)
188.95.144.0/24 SpaceX Services, Inc. (DE, Frankfurt)
188.95.145.0/24 SpaceX Services, Inc. (DE, Frankfurt)

В следующем материале опишем функционал каждого элемента сети.

Источник

Как выглядит и работает оборудование спутникового интернета Starlink?

В 2015 году глава компаний Tesla и SpaceX Илон Маск (Elon Musk) объявил о начале разработки собственного провайдера спутникового интернета Starlink. Летом 2020 года компания объявила об открытии бета-теста — заявку на участие можно было подать на официальном сайте компании. На данный момент первые пользователи интернета Starlink активно тестируют технологию и рассказывают о своем опыте на сайте Reddit. Они получили все необходимое для работы спутникового интернета оборудовании и показали, как оно выглядит и работает. Также они делятся сведениями о скорости передачи данных и советами о том, как ее увеличить. Оказывается, даже бета-версия Starlink отлично работает, особенно если знать одну хитрость.

Коробки с оборудованием для спутникового интернета Starlink

Первый обзор интернета Starlink

Первый полноценный отзыв о спутниковом интернета Starlink был опубликован пользователем Reddit с ником wandering-coder. Он показал процесс распаковки комплекта оборудования Starlink, который был отправлен всем участникам бета-теста. В коробке он обнаружил тарелку для связи со спутниками, Wi-Fi-роутер для передачи интернета и блок питания. Также пользователи могут заказать один из двух конструкций для закрепления оборудования. Первый позволяет разместить тарелку на коньке крыши дома, а второй — на стропилах.

Конек крыши — это верхняя горизонтальная линия пересечения двух частей наклонной крыши (скатов). Стропилами называют каркас крыши, который придает ей устойчивость.

Участники бета-тестирования покупают комплект оборудования за 499 долларов. За каждый месяц пользования спутниковым интернетом на данный момент равняется 99 долларам. Возможно, финальная версия Starlink будет обходиться дороже. Но на данный момент многие пользователи Reddit уже готовы отказаться от своих нынешних провайдеров. Дело в том, что многие жители США вынуждены довольствоваться посредственным мобильным интернетом, либо подключать дорогие тарифы. По их мнению, платить 100 долларов в месяц за интернет Starlink это выгодно. Тем более, что пользователь wandering-coder и другие бета-тестеры делятся преимущественно хорошими отзывами.

Скорость интернета Starlink

Компания Starlink планирует отправить на орбиту нашей планеты как минимум 12 000 спутников. На данный момент на орбите находится только около 890 спутников, но даже они обеспечивают довольно качественное подключение к Сети. В августе некоторые пользователи уже поделились информацией о скорости интернета Starlink. Они выглядели примерно так:

Это были усредненные показатели, потому что скорость спутникового интернета зависит от состояния погоды. По словам пользователя wandering-coder, в пасмурную погоду характеристики интернета примерно такие:

Но если расположить оборудование повыше и небо будет безоблачным, показатели улучшаются:

Замеры скорости Starlink регулярно публикуются в этой таблице.

Установка интернета Starlink

Пользователь wandering-coder считает, что оборудование Starlink выглядит довольно качественно и 500 долларов за него — это не такая уж и высокая цена. Антенна и роутер соединяется между собой по кабелю Ethernet. После установки, антенна автоматически ищет спутники для обеспечения наиболее надежного соединения. Причем вращается и наклоняется в нужную сторону он самостоятельно, при помощи сервоприводов. Тарелка способна работать даже в холодную зиму, потому что в ее конструкцию входит система подогрева.

Роутер и тарелка Starlink

Чтобы спутниковый интернет работал максимально хорошо, можно воспользоваться одной хитростью. По словам wandering-coder, сначала он разместил тарелку на земле. Но из-за обилия деревьев связь была посредственной, поэтому он расположил оборудование повыше. У него не было возможности установить тарелку на крыше дома, поэтому в качестве возвышенности он использовал свой автомобиль.

Тарелка Starlink, установленная на крышу автомобиля

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

Где работает спутниковый интернет Starlink?

Важно еще раз отметить, что спутниковый интернет Starlink работает в тестовом режиме. Когда на орбиту нашей планеты будет отправлено еще больше спутников, скорость может стать еще выше. На данный момент провайдер Starlink работает только на территории некоторых штатов США. Но в будущем он заработает в Германии и Северной Америке.

Заработает ли он в России, неизвестно — в 2019 году Starlink уже пытались запретить. А в конце 2020 года правительство РФ еще раз предложило штрафовать за пользование иностранным спутниковым интернетом. Предлагается ввести ответственность за неисполнение обязанности по пропуску трафика через станцию российского оператора связи, находящуюся на территории России. То есть установить у себя тарелку и подключиться к интернету Илона Маска без последствий не получится.

Все дело в том, что российские службы не смогут контролировать трафик, который будет проходить через Starlink, а значит, этим интернетом могут воспользоваться злоумышленники в корыстных целях.

Да и вряд ли спутниковый интернет будет нам интересен, потому что в России высокоскоростной интернет и так относительно недорогой. А вы как считаете?

Источник

Как работает интернет Starlink

Спутниковый интернет Starlink от Илона Маска: как подключить

Илон Маск запускает космические ракеты, создает электромобили и планирует вскоре высадиться на Марсе. Starlink – спутниковый интернет для дома в СПБ, который, возможно, скоро заменит другие технологии доступа к Глобальной сети. Это – еще один глобальный проект от главы корпораций Tesla и Space-X Илона Маска.

Что представляет собой Старлинк

Из всех проектов Илона Маска пока что наиболее известны ракеты-носители Falcon 9 и автомобили Тесла. Но после анонса проекта Starlink слова Илон Маск, спутники, интернет все чаще стали встречаться рядом в заголовках СМИ.

Старлинк представляет собой глобальную систему аппаратов для интернета на дачу в Ленинградской области, способную заменить сотовые вышки и обеспечить все человечество беспроводной сетью. Разработкой занимается компания SpaceX.

Основная проблема современной интернет-инфраструктуры заключается в неравномерном доступе к сети в разных странах. Развитые государства могут позволить себе создавать оптоволоконные и беспроводные сети, тогда как в бедных странах далеко не везде доступны даже обычные и мобильные телефоны.

Пользоваться 4G могут около 43% людей на планете. В небольших населенных пунктах даже раздача сети с подключением через роутер является проблемой. Проект со спутниковым интернетом от Илона Маска позволит обеспечить всех стабильным, доступным и быстрым доступом в интернет.

В планах SpaceX запустить двенадцать тысяч спутников, которые нужно будет распределить равномерно над планетой. Глобальные планы компании касаются не только Земли. Планируется разместить спутники даже на Марсе при высадке в будущем.

Спутники

Информацию об аппаратах компания не разглашает. Однако есть данные, которые были поданы в Федеральную комиссию США по связи.

У каждого аппарата есть:

Ионные двигатели необходимы для изменения орбиты. Когда срок службы спутника закончится, он самоуничтожится в атмосфере нашей планеты. Лазеры используются для обмена информацией с пятью соседними спутниками проекта.

Задачей антенн является передача сигнала на Землю. Им необходима хорошая пропускная способность, а также возможность взаимодействовать одновременно с большим количеством пользователей. Есть информация, что спутники будут работать в диапазонах Кей-Ю и Кей-Альфа.

Аппараты планируют разместить довольно близко к Земле. Поэтому спутники можно будет легко разглядеть. Ориентировочная удаленность орбит спутников проекта от нашей планеты – всего 350 километров, тогда как Луну и Землю разделяют более 384 000 км.

Чтобы найти спутники интернета от Маска, достаточно будет воспользоваться страницей разработчика.

Стратегия развития

Большое достоинство предлагаемой инфраструктуры состоит в ее мобильности. При размещении нет препятствий со стороны погоды и не нужно потребности выбирать подходящий рельеф. Аппараты системы глобального доступа позволяют использовать интернет Starlink в любой точке планеты.

Вес спутника – около 260 килограммов. На одной ракете компании можно запустить 60 аппаратов. Сложностей с питанием нет, так как на каждом установлена солнечная батарея.

При использовании спутниковой системы Starlink подключать интернет для юридических лиц нужно будет немного иначе. Чтобы пользоваться таким типом подключения, потребуется небольшая спутниковая антенна, которую нужно будет установить дома. Она будет ловить сигнал и передавать на маршрутизатор.

Старлинк поможет своим пользователям установить и настроить нужное оборудование. Компания уже успела выпустить приложение для владельцев устройств на Андроид и iOS. Оно поможет определить самое выгодное место расположения для специальной антенны.

Самой большой проблемой для такого интернета будут погодные условия. Компания рекомендует устанавливать спутниковые антенны так, чтобы на них не скапливался снег. Ветер и ливень также будут влиять на качество соединения.

Какова будет скорость

Все пользователи получат скорость в диапазоне 50–150 Мбит/с. Задержка сигнала будет составлять 20–40 мс. Постепенно возможности пользователей станут шире. Это будет происходить по мере того, как спутники займут свои места. Чем больше аппаратов, тем лучше сигнал. Даже сейчас, в сравнении с возможностями наземных поставщиков, Старлинк занимает достойное место и уже опережает по скорости большинство 3G-операторов.

Имевшие возможность протестировать этот канал связи эксперты сообщают, что средняя задержка – 42 мс, что немного больше, чем было обещано компанией при бета-тесте. У наземных операторов эти показатели в 2–3 раза меньше. В сравнении с коммерческими спутниковыми интернет-провайдерами (Exede и HughesNet) Старлинк обеспечивает скорость приблизительно в 20 больше.

Когда у всего мира будет возможность пользоваться спутниковым интернетом

Сперва возможность подключиться к новой сети появилась в Канаде. Ее южная часть и север США уже сейчас могут настроить интернет от Маска и пользоваться им. Следующим шагом стала возможность подключения по всей Канаде, а также в Великобритании.

Чтобы пользоваться интернетом, житель Северной Америки должен понести такие затраты:

Конкуренты Илона Маска

Starlink является лидером среди спутниковых операторов. Однако есть компании, которые в теории могут стать конкурентами Маска. Самый достойный конкурирующий поставщик услуг среди них – OneWeb.

По состоянию на 2021 год сеть этого провайдера насчитывает 110 спутников, тогда как у Старлинк она уже в десять раз больше. С точки зрения финансового положения у OneWeb не все стабильно. В прошлом году компания могла стать банкротом. Неожиданным спасением стали новые инвесторы. Полученную сумму компания планирует вложить в запуск новых спутников, чтобы приблизиться в 2022 году к Старлинк по количеству аппаратов. Компания собирается подключить к системе еще 648 единиц.

Ранее OneWeb была в том числе и российским провайдером. Компания работала со спутниковой системой «Гонец». Однако OneWeb не были выделены необходимые частотные полосы, поэтому в 2021 году ее сеть в РФ недоступна.

Почему Россия решила запретить на своей территории Старлинк

В конце 2020 года правительство РФ внесло постановление о штрафах для провайдеров, использующих системы спутниковой связи других стран. Такое решение успело получить название «закон против Старлинк».

Нарушителей ждут штрафные санкции:

Помешают ли появиться Starlink в России

Никаких радикальных решений относительно всемирных спутниковых систем законодателями РФ пока не принималось. Отсутствует и практика реализации подобных решений. Однако в процессе развития технологии все может перемениться. Чтобы блокировать интернет со спутника, могут быть использованы специальные технические средства.

Состоящие на вооружении ВКС РФ средства РЭБ могут глушить сразу несколько десятков аппаратов. Современный комплекс для борьбы с незаконной спутниковой связью разрабатывается концерном «Алмаз-Антей».

Источник

Всё о проекте «Спутниковый интернет Starlink». Часть 2. Сеть Starlink

Космические аппараты Starlink специально сконструированы для группового запуска двумя стопками по 30 спутников под обтекателем ракеты Falcon 9 и имеют размеры: длина — 3,2 м, ширина — 1,6 м, высота — 0,2 м (оценка размеров сделана по фото ниже).

Cпутники Starlink в момент отделения от второй ступени ракеты Falcon 9. Синим обведены параболические антенны для фидерной линии связи с гейтвеями в Ка-диапазоне

Здесь можно посмотреть видео отделения спутников от ракеты Falcon9

После вывода группы спутников на опорную орбиту (как правило это 280 км) спутники раскрывают солнечные батареи, устанавливают контакт с наземным Центром управления и проводят проверку на работоспособность и отсутствие повреждений при отделении от ракеты, далее они активируют электроракетные двигатели (ЭРД) на криптоне и начинают движение на рабочую орбиту, которое занимает 2-3 месяца.

Солнечные батареи при запуске сложены «гармошкой» и имеют 12 сегментов, где длинная сторона каждого сегмента равна ширине спутника (3,2 м)

Мы можем оценить размеры каждого сегмента в 3 м x 0,8 м. Таким образом, общая площадь солнечной батареи составляет 12 x 3 x 0,8 = 28,8 м2.

Из-за потерь между солнечными элементами и по краям (коэффициент заполнения равен 0,9) можно округлить это значение до 26 м2.

Реальная мощность зависит от положения панелей солнечных батарей относительно Солнца: оптимально падение лучей на панель — под прямым углом.

Для перемещения спутника с опорной орбиты 280 км на рабочую 550 км и удержания его на ней используются плазменные двигатели или ЭРД. Если отталкиваться от ЭРД для малых спутников типа российских СПД-100 либо зарубежных BHT-1500, то их потребляемая мощность равна примерно 1,5 кВт, а тяга 100 мН, при удельном импульсе на уровне 1700-1800 секунд. ЭРД выглядит примерно так (см. рисунок ниже) и имеет габариты примерно 20х20х15 см.

ЭРД имеют запас криптона ориентировочно 5-10 кг, который заправлен в шаробаллоны высокого давления. Данный запас позволит поднять спутник на круговую орбиту 550 км, удержать спутник на ней в течение пяти лет, а потом изменить орбиту с круговой на эллиптическую, изменив перигей с 550 км до, допустим, 250 км, где за счет торможения об остатки атмосферы спутник достаточно быстро затормозится и сгорит.

Основной полезной нагрузкой спутника Starlink являются 2 антенных комплекса для связи со шлюзовыми станциями (гейтвеями) и с абонентскими терминалами.

Антенный комплекс для связи с гейтвеями (или фидерная линия) представляет собой параболические антенны, наводимые в процессе полета на точку Земли, где находится гейтвей. Фидерная линия работает в Ка-диапазоне (18/30 ГГц).

Как следует из таблицы, в распоряжении спутника имеется 2100 МГц в направлении от шлюзовой станции к спутнику и 1300 МГц в обратном направлении. При использовании обоих вариантов поляризации (левой и правой в случае круговой) это позволяет использовать для передачи трафика максимум 4200 МГц от гейтвея на спутник и 2600 МГц в обратном направлении.

Также на борту находятся 4 плоские квадратные антенны с фазированной решеткой — три на передачу информации от спутника на абонентский терминал и одна для приема сигнала от терминала.

Рис. Вид четырех квадратных антенн с фазированной решеткой Кu-диапазона до нанесения покрытия для уменьшения видимости с Земли и после.

Связь между абонентским терминалом и спутником осуществляется в Кu-диапазоне, при этом для передачи от спутника к абоненту можно использовать 2000 МГц, а от абонента к спутнику только 500 МГц. С учетом двух поляризаций для передачи трафика спутник располагает 4000 МГц вниз и прием на 1000 МГц.

Также на борту имеется комплекс оборудования для командной радиолинии и передачи телеметрии, использующий по 150 МГц соответственно в Ка и Кu диапазонах.

Спутник Starlink является ретранслятором и не производит обработки информации: на его борту происходит только изменение частоты принимаемого сигнала и его усиление. Также спутники первого поколения не имеют межспутниковой связи (ISL – Inter Satellite Link) и могут получать и передавать информацию только на Землю. В качестве станции TT&C (управления, контроля, приема телеметрии) заявлены 4 земные станции, в том числе телепорт Брюстнер, расположенный в штате Вашингтон. В зоне видимости станции TT&C спутник Starlink находится не более пяти минут, при этом объем данных, собираемых с группировки, составлял в июне 2020 года около 5 Тбайт в сутки, то есть не менее 10 Гбайт с одного спутника в сутки.

На борту каждого спутника Starlink находится около 70 отдельных процессоров под управлением Linux и порядка 10 микроконтроллеров.

Находясь на орбите в 550 км, спутник может покрыть своим сигналом пятно на Земле радиусом 950 км (то есть диаметром примерно 1900 км) при условии, что угол места для абонентского терминала не будет менее 25°. Отметим, что эффективная работа антенн с плоской фазированной решеткой возможна при угле места 40° и более.

Рис. Радиус зоны видимости спутника под углом 25 градусов в зависимости от его высоты.

Можно легко рассчитать сколько нужно спутников, чтобы обеспечить 100% покрытие Земли между северной и южной 50 параллелями, при условии, что сигнал со спутника покрывает всю зону видимости спутника на Земле. Площадь поверхности Земли между северной и южной 50 параллелями равна 300,4 млн кв. км (вся поверхность земного шара 510 млн кв.км). Так как нам необходимо 100% покрытие без пробелов, круги зон будут накладываться друг на друга и 100% покрытие обеспечено, если мы будем использовать только «квадраты» в круге зоны освещения. Сторона такого квадрата равна L=D/_√2

Или в нашем случае L=1356 км, а площадь закрываемая квадратом 1,84 млн квадратных километров. Таким образом, всего лишь 164 спутника обеспечат 100% покрытие Земли между 50 северной и южной параллелями?

Так зачем же Space X 1584 ИСЗ?

И здесь мы должны поговорить о таком параметре любой антенной системы как диаграмма направленности антенны.

Диаграмма направленности антенны — весьма важный параметр антенны, и характеризующим критерием здесь является угол, на котором мощность сигнала в 2 раза ниже своего максимального значения (см.рисунок) (а в ДециБелах это соответствует снижению на 3 дБ)

Ширина главного лепестка (ШГЛ) направленности антенны зависит от ее диаметра (площади), коэффициента использования поверхности (КИП) и частоты сигнала. При этом КИП определяется распределением амплитуды поля по рабочей поверхности антенны, утечкой мощности за края зеркала антенны и другими потерями. Помимо основного лепестка диаграммы направленности антенна имеет еще боковые лепестки и задний лепесток. Эти лепестки являются побочными и забирают энергию из основного лепестка ДН. При конструировании антенн стремятся увеличить отношение энергии основного лепестка к первому (самому большому) боковому лепестку.

Чем больше диаметр (площадь) антенны, тем меньше угол диаграммы направленности и больше ее коэффициент усиления (Кус).

Так каковы диаграммы антенн Starlink? Для абонентского терминала в 2020 году в документах, поданных в FCC, Спейс Х опубликовал такую таблицу:

Если ориентироваться на упоминаемый выше диаметр пятна луча на земле в 45 км, то это соответствует углу диаграммы направленности луча спутника (из космоса на Землю) в в 4,5 градуса (при отклонении от линии надира угол видимо может меняться скорее всего от 3 до 5 градусов, чем дальше от линии надира, тем больше угол), что хорошо коррелирует с параметрами плоской антенны таких размеров.

В первичной заявке SpaceX от 2016 года указано, что диаметр такого луча будет 45 км. (стр. 80 Приложения А Технической части к заявке SpaceX в FCC от 15 ноября 2016 г.).

Для оценки и визуализации зоны покрытия Starlink предположим, что угол диаграммы направленности антенны ФАР на спутнике меняется от 2,5 градусов (надир) до 4 градусов край зоны. Расчеты диаметра зоны покрытия показывают, что диаметр луча, соответствующий углу ДН 2,5 градуса, непосредственно под спутником составит 24 км.
Вот условное изображение зоны покрытия одного луча из репортажа Спейс Х во время запуска ИСЗ Starlink в ноябре 2020.

По мере отклонения луча в сторону от линии надира, угол диаграммы направленности увеличивается: согласно данным SpaceX в таблице выше, для края зоны составит 4 градуса, при этом диаметр зоны покрытия одного луча на Земле увеличивается и достигает примерно 80 км на периферии зоны видимости ИСЗ. Исходя из такой геометрии и особенностей антенн спутника Starlink, проекция его лучей на Землю будет выглядеть так:

Один спутник таким образом может теоретически иметь до 300 таких лучей (beam) в зоне своего обслуживания. Вот проекция (вид со стороны спутника) на зону видимости, в которой абонентские терминалы видят спутник под углом места 25 градусов.

Сколько лучей будет организовано на спутнике Starlink впрямую понять из документов Space X нельзя, однако, мы можем легко определить максимальное количество лучей, которое может работать в зоне видимости одного спутника Starlink, используя тот факт, что в Ку диапазоне нельзя задействовать больше Мегагерц для передачи информации со спутника на абонентский терминал, чем у нас есть в Ка диапазоне для передачи по фидерной линии с гейтвея на спутник – то есть, 4200 Мегагерц в случае использования обеих поляризаций.

Здесь мы делаем следующее предположение, что спутник Starlink относится к типу «bent pipe», то есть без обработки информации на борту (то есть без демодуляции радиосигнала в IP пакеты и их переадресации), то есть так как работают все современные спутники связи гораздо больших размеров и ресурса работы Пока никаких данных о том, что на спутнике Starlink первого поколения может быть обработка данных нет.

Как видно из таблицы параметров абонентского терминала (см. Раздел Абонентский терминал Starlink), что спутниковый канал от спутника к абонентскому терминалу имеет максимальную ширину в 240 МГц в направлении вниз и 60 Мегагерц в направлении вверх к ИСЗ. В такой конфигурации, оптимальной с точки зрения эффективности использования частотного ресурса в зоне покрытия одного ИСЗ смогут работать не более 16 лучей, которые полностью используют доступные 4000 МГц частотного ресурса в Ку диапазоне (с учетом защитных интервалов и частот для командной радиолинии и передачи телеметрии) при использовании обеих поляризаций при передаче со спутника на абонентский терминал.

Диаметр зоны видимости ИСЗ с углом места до 25 градусов при высоте ИСЗ 550 км составляет примерно 1900 км, площадь этой зоны 2 835 294 кв.км

В таблице ниже рассчитано количество лучей на спутнике, необходимых для полного покрытия видимой со спутника зоны на поверхности Земли в пределах угла места более 25 градусов. Диаметр антенны абонентского терминала принят как 48 см.

Однако тут возникает вопрос, если ИСЗ Starlink может имеет только 16 лучей, каждый из которых имеет диаметр примерно 5-40 км, то как же SpaceX удалось обеспечить практически сплошное покрытие на севере США вдоль 50 параллели?? И здесь у меня есть гипотеза, как работает Starlink. Дело в том, что скорость сканирования фазированной антенны с электронным управлением лучом составляет “несколько микросекунд”, примем это значение равным 5 микросекундам. Представим, что поверхность Земли разбита на участки равного размера диаметром около 30 км, и что луч со Starlink “прыгает” по ним, переключаясь, каждые 5 микросекунд —

Выше пример разбиения поверхности на 8 и 20 фрагментов, луч ИСЗ переходит с одного фрагмента на другой, обменивается информацией с терминалами находящимися в данном фрагменте и переходит на следующий фрагмент. При этом, надо понимать, что чем больше фрагментов должен обойти луч, тем меньше реальная скорость, которую “видит” абонентский терминал и программа Speedtest и тем больше задержка.
Как мы помним имеется интересный отрывок из письма Space X в FCC (https://fcc.report/IBFS/SAT-MOD-20200417-00037/2729898.pdf)

Из него следует, что группируя терминалы более малыми группами, мы уменьшаем задержку и увеличиваем скорость в 2,5 раза.
Именно такой эффект мы получим, если заменим необходимость прохода одного луча по 20 зонам на 8. Время одного цикла сократиться, а общая скорость передачи информации для каждого из фрагментов возрастет.

Отметим, что тесты StarLink показывают соотношение сигнал шум (параметр SNR) в районе 11-12 дБ, что cоответствует возможности реализации спектральной эффективности в районе 3 бит/Гц (16 APSK ⅚). То есть в имеющемся канале шириной 240 МГц можно передать 720 МБит. Если мы будем одним лучом обслуживать 20 фрагментов, то скорость для каждого фрагмента не превысит 36 Мбит, если 8 фрагментов, то 90 Мбит. Однако, если луч будет “скакать”, только между 2 фрагментами, то скорость достигнет максимально 360 Мбит. Это показывает, зачем SpaceX нужно так много спутников, ибо чем их больше, тем выше будет качество сервиса для абонента. А на начальном этапе приходится поставить на первый план покрытие.

Отметим, что для фидерного луча в Ка-диапазоне, который обеспечивает «подъем» интернет-трафика на борт спутника, используется параболическая антенна. Для того чтобы обеспечить максимальную пропускную способность при фиксированной доступной полосе частот в Ка-диапазоне, необходимо обеспечить максимальное соотношение «сигнал/шум» за счет увеличения мощности сигнала с борта спутника, и для этого нужно максимально сузить зону покрытия на Земле — в современных системах, работающих с HTS-спутниками, ее диаметр составляет порядка 100 километров. Учитывая, что спутники Starlink находятся на гораздо меньшей высоте, чем геостационарные ИСЗ диаметр зоны фидерного луча может быть еще меньше. Дополнительным преимуществом узкого пятна в Ка-диапазоне является то, что сигнал со спутника не создает помеху другим системам на Земле, работающим в Ка-диапазоне.

Управлением отклонения луча от надира в зоне покрытия будет фазированная антенна спутника, которая может отклонять луч в любом направлении (steerable beam) и даже согласно заявке Space X в FCC менять его форму (shapeable).

На высоте 550 км спутник движется с такой скоростью, что время его пролета в зоне видимости Абонентского терминала составляет 4,1 минуту или примерно 250 секунд. Если в системе Starlink будет реализована идеология максимального времени сеанса ИСЗ с группой терминалов, находящихся в одном районе и минимально количества переключений (handover) терминала на разные, то это иллюстрирует следующий рисунок, в котором спутник управляет своим лучом, установив его на одной группе терминалов в одном географическом районе.

Небольшое число лучей, имеющееся на борту ИСЗ осложняет для Space X задачу 100% покрытия территории и дает ответ на вопрос зачем Space X вынужден запускать так много спутников. Что еще интереснее, эти же расчеты дают ответ, почему Space X вынужден уменьшить минимальный угол места с 40 до 25 градусов, несмотря на то, что при этом резко снижается эффективность его антенны с фазовой решеткой.

Очевидно, что с точки зрения покрытия максимальной площади эффективнее работать с лучами, направленными от ИСЗ не в надир (подспутниковую точку), а в периферию зоны видимости, несмотря на то, что там эффективная площадь антенны (а значит и ее пропускная способность) резко снижается.
Так же становится понятным причина появления механизма привода в терминале StarLink связана именно с необходимостью поворота антенны в сторону спутника, чтобы обеспечить оптимальный угол между плоскостью фазированной решетки и направлением на ИСЗ (в идеале 90 градусов).

Общую координацию и управление всей сетью из спутников, гейтвеев и абонентских терминалов ведет Центр управления сетью — это самая неизвестная, невидимая и неафишируемая часть системы Starlink.

Срок жизни спутника Starlink на орбите 550 км составляет примерно 5 лет, после чего запас рабочего тела криптона заканчивается, и спутник либо по команде производит снижение орбиты до плотных слоев атмосферы, либо, в случае потери связи с Землей, снижается постепенно, тормозится остатками атмосферы, и сгорает (подробнее об этом будет написано в разделе о космическом мусоре).

Спутники Starlink впервые в мире производятся практически в режиме крупно серийного производства. По данным SpaceX, ее производственные мощности позволяют производить до 120 спутников Starlink в месяц. Отметим, что средний срок производства спутника связи для геостационарной орбиты составляет сейчас 2-3 года.

Безусловно такой темп производства сильно сокращает цикл испытаний и проверок, а также отметим, что для экономии средств в спутнике используются более дешевые комплектующие и компоненты, в частности, дорогой ксенон заменен на значительно более дешевый криптон в качестве рабочего тела ЭРД.

Таким образом, снижение требований к комплектующим и циклу наземных испытаний отражается и на ресурсе, и на надежности спутников, конструкция которых дорабатывается по результатам испытаний в космосе.

На 13 сентября 2020 года) надежность спутников Starlink характеризовала следующая таблица:

На 1 октября 2020 Space X опубликовал новую информацию, введя понятия «Dead» — потеря связи c ИСЗ, и «non-maneuverable» — выход из строя ДУ. Вот как выглядело на 1 октября состояние группировки спутников StarLink.

Источник